卡尔文循环

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光合作用

光合作用可分为：光反应和碳反应（旧称暗反应）两个阶段。

光反应

条件：光照、光合色素、光反应酶。

场所：叶绿体的类囊体薄膜。（蓝细菌等微生物的反应场所在细胞膜：色素所在

地）

过程：①水的光解：2H2O→4[H]+O2（在光和叶绿体中的色素的催化下）。

②ATP的合成：ADP+Pi+能量→ATP（在酶的催化下）。

影响因素：光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度、矿质元素等。

意义：①光解水，产生氧气。

②将光能转变成化学能，产生ATP，为碳反应提供能量。

③利用水光解的产物氢离子，合成NADPH（还原型辅酶Ⅱ），为碳反应提供还

原剂NADPH（还原型辅酶Ⅱ）。

碳反应

条件：多种酶。

场所：叶绿体基质。

过程：①碳的固定：C5+CO2→2C3(在酶的催化下)

②C3+[H]→(CH2O)+C5(在ATP供能和酶的催化下)

影响因素：温度、CO2浓度

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㊣卡尔文循环（CalvinCycle）可分为三个阶段:羧化（碳的固定）、还原（3-磷

酸甘油醛(G3P(PGAL))的合成）、二磷酸核酮糖的再生。

卡尔文循环，又称还原磷酸戊糖循环（以对应呼吸作用中的氧化磷酸戊糖途径）、

C3循环（CO2固定的第一产物是三碳化合物）、光合碳还原，还是光合作用的

暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基质。

㊣固碳作用：

※碳三植物（小麦、水稻、大豆、棉花等）

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二氧化碳经气孔进入叶片后，直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管

束鞘细胞很小，不含或含很少叶绿体，卡尔文循环不在这里发生。

※碳四植物（玉米、甘蔗、高粱、苋菜等）

碳四植物维管束周围有两种不同类型的细胞：靠近维管束的内层细胞称为鞘细

胞，围绕着鞘细胞的外层细胞是叶肉细胞。

①叶肉细胞里的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）经PEP羧化酶的作用，与CO2结合，

形成苹果酸或天门冬氨酸。

②这些四碳双羧酸转移到鞘细胞里，通过脱羧酶的作用释放CO2，后者在鞘细

胞叶绿体内经核酮糖二磷酸(RuBP)羧化酶作用，进入光合碳循环（卡尔文循环。

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※景天酸途径

①晚上，开放气孔吸收二氧化碳，并通过羧化反应形成苹果酸存于植物细胞内的

大液泡中，而且在一定范围内，气温越低，二氧化碳吸收越多。

②白天，关闭气孔减少水分蒸腾，再把夜间储于细胞大液泡里的酸性物质（主要

是苹果酸，但也有天门冬氨酸）作脱羧反应，释放的二氧化碳进入卡尔文循环进

行光合作用，并且在一定的范围内，温度越高，脱羧越快。